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Nouvelles applications pour les coussins gonflables en membranes ETFE
Coussins gonflables - © © DR

Nouvelles applications pour les coussins gonflables en membranes ETFE

Stéphane Miget |  le 07/11/2012  |  ETFEConjonctureVerreEuropeFrance

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Parce qu’elles sont bien adaptées aux nouveaux besoins constructifs, notamment apport de lumière naturelle et économie de matière, les membranes ETFE utilisées pour la réalisation de coussins gonflables sont de plus en plus recherchées. En verrière mais aussi, et c’est nouveau, en parois verticales.

La recherche de la lumière naturelle pour l’éclairage des bâtiments conduit les maîtres d’ouvrage et maîtres d’œuvre à se pencher sur des solutions nouvelles en toiture et verrières. L’une d’entre elles consiste en la mise en place d’ouvrages transparents, de type coussins gonflables. Lesquels sont constitués de membranes monocouches d’ETFE (Ethylène Tetra Fluor Ethylène).

Cette technique, considérée comme non traditionnelle et pour laquelle des avis techniques ont été accordées ou sont en cours de rédaction, est connue depuis une quarantaine d’années mais employée seulement depuis une quinzaine, sous forme de coussin ou, plus rarement, de toile tendue. Aujourd’hui, elle trouve un nouvel intérêt à travers de nouveaux développements, telle une utilisation possible en façade. Il s’agit aussi, et de plus en plus souvent, d’une alternative aux verrières conventionnelles en verre.

Légèreté

Le gros avantage réside dans le fait que les coussins en ETFE permettent d’obtenir une structure porteuse beaucoup plus légère que dans le cas du verre : les coussins rectangulaires, par exemple, peuvent atteindre des dimensions de 3 à 4 mètres de large pour 30 à 40 mètres de long, sans aucun élément métallique à l’intérieur.

La légèreté du système – 1,5 à 2 kg/m², 50 à 100 plus léger que le verre – est un plus car elle autorise, dans de nombreux cas, une économie substantielle de la construction des structures de support, des portées et des liaisons. Ce qui serait  impossible à réaliser en verre.

Une telle option permet de régler également, et plus qu’on ne l’imagine, les aspects inhérents à l’isolation thermique. Ainsi une toiture en coussins gonflables ETFE autorise, en fonction du nombre de feuilles, des valeurs d’isolation thermique relativement élevées (2 feuilles : U = 2,94 W/m2K / 3 feuilles: U = 1,97 W/m2K / 4 feuilles U = 1,48 W/m2K). Sérigraphiée, la membrane ETFE peut modérer les effets de la lumière et de la chaleur. Par un jeu d’impression en positif/négatif et la variation de distance entre deux membranes, l'apport lumineux est contrôlé en changeant simplement la pression dans les coussins.

Deux réalisations en exemple

Façade gonflée à la Smac de Nîmes


Façade gonflée à la Smac de Nîmes
Façade gonflée à la Smac de Nîmes - © © High Point

Première en France : la nouvelle salle de musique de la Smac de Nîmes se singularise par la mise en place en façade d’un coussin ETFE. De forme trapézoïdale, cette « fenêtre géante » est placée sur la façade nord du bâtiment. Comme une façade classique, elle participe au clos et couvert et assure, outre un aspect esthétique inédit, les mêmes fonctions qu’une grande baie vitrée en remplaçant efficacement un verre double vitrage de qualité et en apportant une grande quantité de lumière naturelle à l’intérieur. Au plan purement technique, le coussin gonflable présente une forme lenticulaire biconvexe. Il est constitué d'un coussin ETFE transparent à triple couche de feuilles ETFE et, par conséquent, de deux chambres à air.

Le coussin est obtenu par assemblage de lés avec des recouvrements transversaux thermosoudés, tenus sur les bords par des profilés aluminium à rupture de pont thermique. Les deux feuilles extérieures ont une épaisseur de 0,3 mm, la feuille intérieure, elle, est de 0,15 mm. Particularité pour modérer les effets de la lumière et de la chaleur, la feuille intérieure comporte une sérigraphie de couleur blanche. Il s’agit d’un film autocollant (3M) collé en plein sur la feuille après l’assemblage. Le coussin est fermé en périmétrie par un ourlet, incorporant une corde en polypropylène de 8 mm de diamètre pour assurer son maintien dans l’ossature. Les coussins sont maintenus sur les quatre côtés par un capot serreur, lui-même fixé sur la charpente métallique primaire.

Un système d'alimentation en air assure le contrôle de la pression et évite la formation de condensation à l'intérieur du coussin. L’unité de gonflage (deux compresseurs de 90 m3/h – Pmax = 550 Pa) est reliée au coussin par un tube en PVC de 50 mm de diamètre. La valve de gonflage est située sur la face intérieure du coussin, dans un angle bas, tandis que la valve de surpression est mise en place en partie haute, sur la face extérieure.

Maître d’ouvrage : Nîmes Métropole (30) ; Maître d’œuvre : Tetrarc Architectes (44) ; Réalisation : Buitink Zeilmakerij Duiven BV (Pays Bas)


Verrières à coussin gonflable sérigraphié

Le nouveau centre commercial Leclerc à Plessis Belleville présente la particularité d’incorporer en toiture trois verrières et trois auvents de type coussin gonflable. Une option choisie par le maître d’œuvre et par le maître d’ouvrage pour apporter, à l’intérieur du bâtiment, un maximum de lumière naturelle. Ici, les verrières assurent également l’étanchéité à l’eau et, dans une certaine mesure, l’isolation thermique.

La face intérieure du film supérieur des coussins a, en effet, été sérigraphiée pour apporter un meilleur confort thermique à l’intérieur du centre commercial (élimination d’une grande partie de la radiation). Au plan technique, les verrières sur structure métallique de grandes dimensions, formées par trois films d’ETFE (250 microns sérigraphiés / 100 microns transparents /250 microns transparents), sont toutes différentes. La première, de forme elliptique (15,58 x 7,66 m), couvre une superficie totale de 93.2 m2. Elle est composée de six coussins. La seconde, de forme circulaire, compte douze coussins. De dimensions 41,8 x 4,66 m, elle couvre une superficie totale de 129,8 m2.

La troisième, également circulaire, compte dix coussins et couvre une superficie totale de 196,5 m2 (36 x 8,17 m). Les trois auvents sont, quant à eux, constitués d’une structure métallique, recouverte d’un film d'ETFE de 250 microns transparent – renforcé par des câbles inoxydables de 5 ou 6 mm de diamètre suivant les dimensions. Ce film est tendu à l’aide d’un profilé en aluminium sur tout le contour, ce dernier étant solidarisé à la structure métallique. Chaque coussin est maintenu sur ses quatre côtés par des profilés en aluminium extrudés filants, fixés sur la charpente métallique. Le nœud d’assemblage se compose d’un profilé porteur en forme de U et d’un capot serreur. Des points EPDM clippés sur le U support et une rondelle silicone en sous-face du capot serreur assurent l’interface entre le film ETFE et les profilés aluminium. Un profil complémentaire en forme de crochet est glissé autour de l’ourlet du coussin pour permettre son déverrouillage.

Maître d’ouvrage : Plessis DIS SAS (60) ; Maître d’œuvre d’exécution : Gam Ingénierie SAS (45) ; Réalisation : IASO (Espagne)

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